Механические колебания
ОТКРЫТЫЙ УРОК
Физика
Механические колебания
Данный урок является первым в разделе «Колебания и волны». На уроке разбираются величины, характеризующие колебательное движение, вводятся формулы для расчета периода и частоты колебаний. Полученные знания могут быть успешно использованы при экспериментальной проверке зависимости периода и частоты свободных колебаний математического маятника от длины нити. Это урок получения новых знаний. Экономия времени на выполнение работы осуществляется за счет заранее подготовленных индивидуальных листов. Учащиеся заполняют лишь некоторые фрагменты. В ходе выполнения работы любой студент может прибегнуть к помощи преподавателя или своих более успешных товарищей. Кроме того, каждый работает в своем темпе, продуманы дополнительные задания.
Тема урока: «Механические колебания»
Цели урока:
1. Образовательная: ввести понятие механических колебаний, рассмотреть колебания на примере математического и пружинного маятников.
2. Воспитательная: содействовать воспитанию мировоззренческого понятия (причинно – следственных связей в окружающем мире)
3. Развивающая: способствовать развитию самостоятельности мышления и интеллекта, развитие умения анализировать, обобщать, делать выводы, развитие логического мышления, грамотной устной речи, содержащей физическую терминологию.
Задачи урока:
- оценить усвоение основных понятий темы;
- проверить умение применять теорию для объяснения физических явлений;
- продолжить формирование элементов творческой деятельности.
Тип урока: урок изучения нового материала.
Формы работы учащихся: фронтальная, индивидуальная.
Демонстрации:
1. Маятник математический на длинной и укороченной нити;
2. Маятник пружинный с разными пружинами и грузиками.
3. Другие колебательные системы.
4. Показ слайдов с помощью информационно – компьютерных технологий.
Ход урока
1. Организационный момент.
- Здравствуйте, ребята! Сегодня у меня лирическое настроение. А у вас? Начать урок хочу с отрывка из стихотворения Н.А.Зоболоцкого «Утро»:
Рожденный пустыней,
Колеблется звук,
Колеблется синий
На ветке паук.
Колеблется воздух,
Прозрачен и чист,
В сияющих звездах
Колеблется лист.
О чем говорится в этом стихотворении? (о воздухе, пауке, воздухе, листе)
Такие разные формы проявления материи автор объединяет в одном отрывке. Мы еще вернемся к этому отрывку. А пока скажите, что происходит сегодня в мире, в котором мы живем? (Различные процессы и явления), которые имеют особенность повторяться через определенные промежутки времени. Назовите эти процессы и явления
- в природе (каждый год приходит весна, приливы и отливы, землетрясения, распускаются цветы и др.)
- в человеке (биение сердца, колебания голосовых связок, сокращение мышц, хлопанье ресницами, колебание настроения и др.)
- в бизнесе (колебание курса валют)
Мы живем в мире колебаний! Догадались, какая тема урока? («Механические колебания») Что мы должны сегодня узнать, чему научиться? (Что такое колебательное движение, их особенность, виды колебаний…)
Давайте вернемся к стихотворению Н.А.Заболоцкого. Что общего у воздуха и листа, звука и паука – кроме рифмы, что их объединяет? (Они движутся, колеблются). Каким словом можно попробовать заменить ключевой глагол «колеблется»? (Движется). Попробуйте сделать исправления в авторском тексте. Что у вас получилось?
(Приложение 1)
Рожденный пустыней,
Стал двигаться звук,
Задвигался синий
На ветке паук.
Там движется воздух,
Прозрачен и чист,
В сияющих звездах
Движется лист.
Заметно изменение? Что изменилось? (Теперь в стихотворении речь идет о простом движении). Что такое движение с точки зрения физики? (Изменение положения тела в пространстве относительно других тел с течением времени).Получается, что изменив в стихотворении одно слово на другое, на первый взгляд, близкое по смыслу, мы тем самым изменили физическую картину осеннего утра, нарисованного автором, и получили совсем другое восприятие.
На «листах заданий» указаны различные виды механического движения. Попытайтесь распределить их на три группы. (Приложение 2)
Сравните ваши ответы с теми, что получилось у меня:
А: паром переплавляется через реку, машина едет по прямой, движение поезда по прямому участку
В: на крутом повороте машину «бросает» в кювет, фигурное катание на льду
С: качание ветвей деревьев при ветре, движение качелей, движение маятника часов
Какие движения представлены в группе А, как вы определили?
Какие движения представлены в группе В? Что мы знаем о криволинейном движении? Какое движение вы наблюдаете в третьей группе? Почему трудно определить вид движения? (недостаточно знаний).Какова особенность этого вида движения? (Повторяемость). Что именно повторяется? (Координата, положение, время и т.д.) Колебания – это один из самых распространенный процессов в природе. Давайте вспомним, в каких ситуациях мы употребляем данное понятие:
Природа (Землетрясение, приливы и отливы, насекомое машет крыльями и др.)
Человек (Биение сердца, колебание голосовых связок, сокращение мышц, хлопанье ресницами, колебание настроения и др.)
Бизнес (Колебание курса валют, акций , мировых цен на никель)
Физика (Свет, звук, переменный ток – это колебательные процессы).
Мы живем в мире колебаний!
Несмотря на такое разнообразие, все они имеют много общего: колебания разной природы описываются аналогичными величинами, есть общие законы, которые мы используем для характеристики разных колебаний. Специальный раздел физики «Теория колебаний» занимается изучением закономерностей этих явлений.
Разобравшись с этим видом колебаний, легче будет понять колебания другой природы.
Колебания – это движение или процессы, которые точно или приблизительно повторяются через определенные интервалы времени.
По способу возбуждения и характеру физических процессов выделяют:
Свободные колебания- колебания, возникающие в системе благодаря начальному запасу энергии под действием внутренних сил.
Вынужденные колебания- колебания, совершаемые телами под действием внешних периодически изменяющихся сил.
Из списка колебаний 1 вариант выписывает примеры свободных (затухающих) колебаний, а 2 вариант – примеры вынужденных (незатухающих) колебаний. (Приложение 3).
Учащиеся среди приведенных колебаний выписывают по вариантам примеры свободных и вынужденных колебаний, затем меняются информацией, работая в парах.
На ваших столах есть все необходимое для того, чтобы самим сделать тела, способные совершать колебания.(Учащиеся предлагают различные модели маятников: на нити, на пружине…) Всеэти тела можно объединить в одну группу. Колебательные системы – группы тел, которые способны совершать колебания.
Колебательная система – система тел, способных совершать колебательные движения. Пример: маятник.
Маятник – твердое тело, подвешенное на нити или на пружине, или закрепленное на оси, совершающее колебание под действием силы тяжести.
Виды маятников
Математический маятник - это материальная точка, подвешенная на невесомой и нерастяжимой нити, находящаяся в поле тяжести Земли.
Пружинный маятник- тело, подвешенное на пружине и совершающее колебания вдоль вертикальной оси под действием силы упругости пружины.
Основное свойство колебательных систем
Основное свойство колебательных систем – наличие положения устойчивого равновесия.
Х [м] – смещение, А=Х max – амплитуда- если тело выведено на максимальную длину от положения равновесия.
Свободные колебания – это затухающие колебания.
При всем этом движении на связанное с нитью или пружиной тело действуют силы трения о воздух (сопротивления). Поэтому свободные колебания – это затухающие колебания.
Условия колебаний
- При выведении тела из положения равновесия в системе должна возникнуть сила, стремящаяся вернуть его в положение равновесия.
- Силы трения в системе должны быть достаточно малы.
Условия существования свободных колебаний:
1) сила, возвращающая систему в положение равновесия
2) отсутствие силы трения
Характеристики колебательного движения: амплитуда, период, частота
Колебания могут быть как полезные, так и вредные. Из списка колебаний заполните таблицу «Польза и вред колебаний»
Мир колебаний велик: колеблется спортсмен на батуте и школьник, пытающийся подтянуться на перекладине, пульсируют звезды (будто дышат), а возможно и вся Вселенная, колеблются атомы в узлах решетки. Остановимся!
Я хочу вам дать один совет: «Хочешь сделать доброе дело – отбрось колебания» (персидская пословица). Как вы понимаете эту пословицу? (фронтальная беседа)
Домашнее задание: § 1, упр. 1, задача (1, 2).
Рефлексия – из трех предложенных стихов выбери одно, характеризующее твоё состояние на конец урока.
|
1.Искрятся глаза, |
2. Не весел я сегодня, |
3. Вспоминая все познания свои, |
Предлагаю вам поблагодарить себя за работу на уроке, совершить одно вынужденное колебание – похлопать в ладоши!
ПРИЛОЖЕНИЕ А
|
Н.А.Заболоцкий «Утро»
… Рожденный пустыней, Колеблется звук, Колеблется синий На ветке паук. Колеблется воздух, Прозрачен и чист, В сияющих звездах Колеблется лист.
|
Замените глагол «колеблется» на «движется» … Рожденный пустыней, -------------------------- звук, -------------------------- синий На ветке паук. ----------------------- воздух, Прозрачен и чист, В сияющих звездах ------------------------ лист |
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
Распределите на группы
- паром переплавляется через реку
- машина едет по прямой
- движение поезда по прямому участку
- на крутом повороте машину «бросает» в кювет
- фигурное катание на льду
- качание ветвей деревьев при ветре
- движение качелей
- движение маятника часов
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Вам даны примеры колебаний
1 вариант выписывает примеры затухающих колебаний
2 вариант выписывает примеры незатухающих колебаний
- колебания листьев на деревьях во время ветра
- биение сердца
- колебания качелей
- колебания груза на пружине
- колебания струны после того, как её выведут из положения равновесия
- колебания поршня в цилиндре
- колебания шарика на нити
- колебания травы в поле на ветру
- колебания голосовых связок
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Работа сердца, вибрация станков на заводах, сильное раскачивание пароходов на волнах, колебания голосовых связок, катание на качелях, разрушение мостов, работа часов, колебания проводов в линиях электропередач, движение иглы швейной машины, дребезжание стекол при прохождении грузовиков, землетрясения, звучание музыкальных инструментов.
Из списка колебаний заполните таблицу:
|
Польза колебаний |
Вред колебаний |
|
|
|